Устройство бесперебойного питания информационных систем с защитой от несанкционированного доступа к информации

(51) 02 9/06 (2006.01) 06 1/18 (2006.01) 05 9/03 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ коммутаторами 8 и 9, ключом 10, микроконтроллером 11, выполненным с четырьмя шинами управления и двумя интерфейсами связи с информационной системой и шиной ,гальваническими развязками 12, 13, 14, каждая из которых выполнена на оптроне или на волоконнооптическом кабеле, преобразователями -32 15, 16, 17, дополнительным источником бесперебойного питания 18, состоящим из связанных между собой выпрямителя 19, аккумуляторной батареи с зарядным устройством 21 и стабилизатора 20,причм входы источников бесперебойного питания 1, 2, 3 соединены с источником сетевого питания 22 через первый коммутатор 8, а выходы источников бесперебойного питания 1, 2, 3 соединены с информационной системой через второй коммутатор 9,выходы первого 8 и второго 9 коммутаторов подключены к выходам ключа 10, интерфейсы 232 источников бесперебойного питания соединены с шиноймикроконтроллера 11 через гальванические развязки 12, 13, 14 и преобразователи -232 15, 16, 17, шины управления микроконтроллера 11 соединены с преобразователями -232 15, 16, 17, первым 8 и вторым 9 коммутаторами и с ключом 10, а его интерфейсы соединены с информационной системой 23,источник дополнительного питания 18 соединен с ключом 10, первым 8 и вторым 9 коммутаторами,микроконтроллером 11 и преобразователями 232 15, 16, 17. Преимуществом предлагаемого устройства является защита от несанкционированного доступа к информации, повышение наджности, увеличение времени работы, снижение времени зарядки батарей.(72) Биттеев Шамай Бекжанович Телтаев Багдат Бурхамбаевич Куликов Андрей Александрович Алямова Рауза Якубовна Утепбергенов Ирбулат Туремуратович(73) Акционерное общество Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева(56) Солодухо Я.Ю. и др. Система бесперебойного питания ответственных потребителей с электромеханическими накопителями энергии. Обзорная информация, вып.10, Минмонтажспецстрой СССР,ЦБНТИ, 1986(54) УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ЗАЩИТОЙ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА К ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к устройствам бесперебойного питания информационных систем,таких как компьютеры, вычислительные системы,шифраторы - дешифраторы. Устройство содержит источник бесперебойного питания, вход которого соединен с источником сетевого питания 22, а выход - с информационной системой 23 и который состоит из связанных между собой выпрямителя 4, аккумуляторной батареи с зарядным устройством 5, инвертора 6, блока контроля и управления 7 и интерфейса связи с информационной системой 232. Отличием предлагаемого устройства является то, что оно снабжено, по меньшей мере, тремя указанными источниками бесперебойного питания 1, 2, 3, двумя 20598 Изобретение относится к позволяющим защитить информацию от несанкционированного доступа по линиям питания устройствам бесперебойного питания информационных систем,таких как компьютеры, локальные вычислительные системы, шифровально-дешифровальные аппараты. Известно устройство бесперебойного питания(А.с. СССР 748690, МПК 02 9/06, публ. 15.07.1980 г.), предназначенное - для питания ответственного потребителя в вычислительной технике, технике связи и т.п. Оно содержит два трехфазных источника сетевого питания, один из которых является рабочим, а второй - резервным, и два источника бесперебойного питания. Источники бесперебойного питания включают в себя датчики формы напряжения, подключенные к фазам источников питания и блоку выработки команды переключения,соединнному с блоками переключения, которые подсоединены к фазам источников питания и к нагрузке. Кроме того,известное устройство содержит инвертор, который включен на один из трхфазных входов второго источника бесперебойного питания,датчик фазового рассогласования, подключенный к фазам источников питания, датчикам формы напряжения и блоку выработки команды переключения первого устройства бесперебойного питания,блоки выработки команды переключения обоих устройств бесперебойного питания соединены между собой и входом синхронизации инвертора, а к выходам обоих устройств бесперебойного питания,соединнных между собой, подключен емкостный фильтр - компенсатор. В известном устройстве при отказе или сбое рабочего источника питания, если источники несинфазные, происходит переключение в начале на синфазный с рабочим источником инвертор, а затем после синхронизации инвертора с резервным источником происходит переключение нагрузки на питание от резервного источника. Устройство позволяет обеспечить стабильное и надежное питание потребителя, но не обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к информации по линиям, соединяющим его с сетевыми источниками питания. В качестве ближайшего аналога выбрано устройство бесперебойного питания (Солодухо Я.Ю., Красовский А.К., Ратников А.С. Система бесперебойного питания ответственных потребиелей с электромеханическими накопителями энерии,Обзорная информация,Вып. 10,Минмонтажспецстрой СССР, ЦБНТИ, 1986 г.) содержащее источник бесперебойного питания,вход которого соединен с источником сетевого питания, а выход - с информационной системой. Источик бесперебойного питания содержит связаные между собой выпрямитель, аккумуляторную батарею с зарядным устройством, инвертор, блок контроля и управления и интерфейс связи с информационной системой 232. Известное устройство не обеспечивает защиту информационной системы от несанкциониро 2 ванного доступа к информации по линии,соединяющей е с источником сетевого питания. Кроме того,чтобы такое устройство бесперебойного питания было наджно и работало длительное время,необходимо соединение большого числа аккумуляторных батарей (40-60), а это приводит к резкому снижению надежности работы блока аккумуляторных батарей из-за неравномерного заряда-разряда их в процессе эксплуатации, и соответственно к снижению надежности всего устройства. Недостатком является также длительное время зарядки при значительной емкости аккумуляторной батареи. В основу изобретения положена задача создания устройства бесперебойного питания информационных систем с защитой от несанкционированного доступа к информации, обладающего высокой надежностью, позволяющего обеспечить питание информационной системы длительное время и имеющего несложную конструкцию. Технический результат защита от несанкционированного доступа к информации, повышение наджности, увеличение времени работы, снижение времени зарядки батарей. Для достижения этого технического результата устройство бесперебойного электроснабжения информационных систем с защитой от несанкционированного доступа, содержащее источник бесперебойного питания, вход которого соединен с источником сетевого питания, а выход - с информационной системой и который состоит из связанных между собой выпрямителя,аккумуляторной батареи с зарядным устройством,инвертора, блока контроля и управления и интерфейса связи с информационной системой 232, в соответствии с изобретением, снабжено, по меньшей мере, тремя указанными источниками бесперебойного питания, двумя коммутаторами,ключом, микроконтроллером, выполненным с четырьмя шинами управления, двумя интерфейсами связи с информационной системой и шиной ,гальваническими развязками, каждая из которых выполнена на оптроне или на волоконнооптическом кабеле, преобразователями -232,дополнительным источником бесперебойного питания, состоящим из связанных между собой выпрямителя, аккумуляторной батареи с зарядным устройством и стабилизатора, причм входы источников бесперебойного питания соединены с источником сетевого питания через первый коммутатор, а выходы источников бесперебойного питания соединены с информационной системой через второй коммутатор, выходы первого и второго коммутаторов подключены к выходам ключа,интерфейсы 232 источников бесперебойного питания соединены с шиноймикроконтроллера через гальванические развязки и преобразователи-232, шины управления микроконтроллера соединены с преобразователями -232,первым и вторым коммутаторами и с ключом, а его интерфейсы соединены с информационной системой, источник дополнительного питания соединен с ключом,первым и вторым 20598 коммутаторами, микроконтроллером и преобразователями -232. Кроме того, устройство может быть снабжено корпусом, в котором размещены источники бесперебойного питания, коммутаторы, ключ,гальванические развязки, преобразователи 232,микроконтроллер,дополнительный источник бесперебойного питания и линии,соединяющие их. В предпочтительном варианте осуществления устройство снабжено корпусом, в котором размещены коммутаторы, ключ, гальванические развязки,преобразователи -232, микроконтроллер,дополнительный источник бесперебойного питания и линии, соединяющие их. Гальванические развязки, выполненные на оптронах или волоконно-оптическом кабеле (ВОК),исключают возможность любой паразитной связи,образующейся за счет дающих возможность доступа для снятия информации паразитных мкостей и индуктивностей,возникающих в результате естественной конструкции устройства и ещ из-за наличия общего заземления между информационной системой и источниками бесперебойного питания,также дающего возможность доступа для снятия информации. Для обеспечения большой мкости в одном источнике бесперебойного питания необходимо соединение значительного количества батарей, а это приводит к резкому снижению надежности работы блока аккумуляторных батарей из-за неравномерного заряда-разряда, их в процессе эксплуатации, и соответственно снижению надежности всего устройства. Введение в устройство не менее трех источников бесперебойного питания позволяет это исключить и соответственно увеличить его надежность. В случае если сетевое питание пропадет на достаточно большое время,работоспособность информационной системы сохраняется до тех пор, пока не произойдет разрядка аккумуляторных батарей трех источников бесперебойного питания. Время зарядки аккумуляторных батарей трех источников бесперебойного питания в три раза меньше, чем при увеличении емкости аккумуляторной батареи одного источника бесперебойного питания на такую же величину. Их параллельная зарядка еще более сокращает это время. Изобретение поясняется чертежами на фиг. 1 представлена структурная схема устройства,вариант на фиг. 2 - структурная схема устройства,вариант на фиг. 3 - структурная схема источника бесперебойного питания на фиг. 4 - структурная схема дополнительного источника бесперебойного питания. Устройство содержит три источника бесперебойного питания 1, 2, 3, каждый из которых построен по схеме двойного преобразования напряжения и содержит выпрямитель 4,аккумуляторную батарею с зарядным устройством 5, инвертор 6, блок контроля и управления 7 с интерфейсом связи с информационной системой 232 (фиг. 3). В выпрямителе 4 сетевое напряжение понижается до напряжения зарядки аккумуляторной батареи 5 и выпрямляется, и одновременно подается для зарядки батареи,процесс которой контролируется с помощью зарядного устройства, и на инвертор 6, где происходит его преобразование в переменное и повышение до напряжения питания информационной системы. Блок контроля и управления 7 обеспечивает качество выходного напряжения. Устройство содержит также первый коммутатор 8,второй коммутатор 9, ключ 10, микроконтроллер 11 с четырьмя шинами управления и двумя интерфейсами связи с информационной системой и шиной , гальванические развязки 12, 13, 14,преобразователи -232 15, 16, 17 и дополнительный источник бесперебойного питания 18, состоящий из выпрямителя 19, стабилизатора 20 и аккумуляторной батареи с зарядным устройством 21 (фиг. 4). Входы источники бесперебойного питания 1, 2, 3 подключены к источнику сетевого питания 22 через первый коммутатор 8. Выходы источников бесперебойного питания 1, 2, 3 соединены с информационной системой 23 через второй коммутатор 9. Информационной системой является компьютер,группа компьютеров,объединенных в вычислительную систему,шифровально-дешифровальные аппараты и т.п. Выход первого коммутатора 8 подсоединен к первому входу ключа 10. Выход второго коммутатора 9 подключен ко второму входу ключа 10. Гальванические развязки 12, 13, 14 установлены на интерфейсах 232 источников бесперебойного питания 1, 2, 3 и соединены с преобразователями микроконтроллера 11. Гальванические развязки 12, 13, 14 могут быть выполнены на оптроне (фиг. 1) или на волоконно-оптическом кабеле (ВОК) (фиг. 2). Источники бесперебойного питания в основном выпускаются с интерфейсами 232, которые позволяют соединение только точка-точка, а микроконтроллеры не имеют более двух интерфейсов 232. Для того чтобы появилась возможность использования более трех источников бесперебойного питания, в схему введены преобразователи -232. Первая шина управления микроконтроллера соединена с преобразователями-232 15, 16, 17, вторая шина управления - с первым коммутатором 8, третья шина управления со вторым коммутатором 9, третья шина управления - с ключом 10. Интерфейсыи 232 микроконтроллера 11 соединены с информационной системой 23. Выход ключа 10 подключен к входу дополнительного источника бесперебойного питания 18. Дополнительный источник бесперебойного питания 18 по первой линии обеспечивает питанием коммутаторы 8 и 9, а по второй линии микроконтроллер 11 и преобразователи -232 15, 16, 17. В варианте, показанном на фиг. 1, источники бесперебойного питания 1, 2, 3, коммутаторы 8 и 9,ключ 10, микроконтроллер 11, гальванические развязки 12, 13, 14, преобразователи -232 15,16, 17, дополнительный источник бесперебойного 3 20598 питания 18 и соединяющие их линии смонтированы в одном корпусе (на схеме корпус обозначен пунктирной линией). В варианте, показанном на фиг. 2, используются три любых серийно выпускаемых источника бесперебойного питания с двойным преобразованием напряжения любой фирмы изготовителя, а коммутаторы 8 и 9, ключ 10, микроконтроллер 11,гальванические развязки 12, 13, 14, преобразователи-232 15, 16, 17, дополнительный источник бесперебойного питания 18 и соединяющие их линии смонтированы в одном корпусе и образуют отдельный модуль. Устройство работает следующим образом. Питание с источника сетевого питания 22 через ключ 10 поступает на дополнительный источник бесперебойного питания 18. Происходит запуск микроконтроллера 11. Микроконтроллер 11 по второй шине управления подает команду первому коммутатору 8 подключить три источника бесперебойного питания 1, 2, 3 к линии подачи сетевого напряжения от источника сетевого питания 22. Происходит запуск трех источников бесперебойного питания 1, 2, 3. По истечении времени, необходимого для запуска источников бесперебойного питания, микроконтроллер 11 по шине , через преобразователи -232 15,16, 17 и гальванические развязки 12, 13, 14 опрашивает источники бесперебойного питания 1, 2,3 и определяет уровень зарядки их аккумуляторных батарей. Только при условии, что одна из аккумуляторных батарей источника бесперебойного питания заряжена полностью, а другая - не менее,чем на 50, микроконтроллер 11 разрешит запуск информационной системы. Иначе будет осуществляться зарядка аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания 1, 2, 3. Запуск в работу информационной системы происходит в следующей последовательности. В начале микроконтроллер 11 по второй шине управления подает команду первому коммутатору 8 отключить подачу сетевого питания на источник бесперебойного питания, у которого аккумуляторная батарея заряжена полностью. Это исключает связь с линией питания и доступ к информации по этой линии. Остальные источники бесперебойного питания остаются в режиме зарядки. Затем по четвертой шине управления подается команда ключу 10 переключиться на второй вход, после чего по третьей шине управления подается команда второму коммутатору 9 подключить к выходу тот источник бесперебойного питания, который был отключен от подачи сетевого напряжения первым коммутатором 8. Питание поступает в информационную систему 23, и она начинает работать. Информационная система питается от аккумуляторной батареи того источника бесперебойного питания,к которому она подключена. В это время два других источника бесперебойного питания находятся в состоянии зарядки аккумуляторных батарей. Когда аккумуляторная батарея источника бесперебойного питания, к которому подключена информационная 4 система, почти разрядиться, источник бесперебойного питания сообщит об этом микроконтроллеру 11, и он переключит питание информационной системы 23 на другой источник бесперебойного питания, у которого к этому времени аккумулятор окажется полностью заряженным. Переключение будет происходить следующим образом в начале микроконтроллер 11 по шинечерез преобразователи -232 и гальванические развязки определит,у какого источника бесперебойного питания аккумуляторная батарея успела зарядиться полностью, потом по второй шине управления коммутатору 8 подается команда отключить источник бесперебойного питания, у которого аккумуляторная батарея полностью заряжена, затем по третьей шине управления второму коммутатору 9 подается команда подключить к выходу тот источник бесперебойного питания, который только что был отключен от подачи сетевого напряжения, далее следует команда по второй шине управления первому коммутатору подключить на зарядку источник бесперебойного питания, у которого аккумуляторная батарея разрядилась. Переключая, таким образом, три источника бесперебойного питания между собой обеспечивается бесперебойное питание информационной системы. Устройство может работать круглосуточно. В случае если сетевое питание пропадет на достаточно большое время,работоспособность информационной системы сохраняется до тех пор, пока не произойдет разрядка трех батарей источников бесперебойного питания. При этом, когда последняя из трех батарей почти разрядится, микроконтроллер 11 либо по 232,либо поподаст команду информационной системе 23 сохранить все данные и завершить работу. Питание от информационной системы отключают с помощью второго коммутатора 9. Ключ 10 при этом переключиться в первое состояние и микроконтроллер 11 перейдет в состояние ожидания подачи сетевого напряжения от источника сетевого питания 22. Микроконтроллер 11 будет питаться от аккумуляторной батареи дополнительного источника бесперебойного питания 18. При этом коммутаторы 8 и 9 и преобразователи -232 15, 16, 17 отключаются от подачи напряжения, что позволяет сохранить работоспособность микроконтроллера 11 в течение нескольких десятков суток. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство бесперебойного питания информационных систем с защитой от несанкционированного доступа к информации, содержащее источник бесперебойного питания, вход которого соединен с источником сетевого питания, а выход с информационной системой и который состоит из связанных между собой выпрямителя,аккумуляторной батареи с зарядным устройством,инвертора, блока контроля и управления и интерфейса связи с информационной системой 232, отличающееся тем, что снабжено, по 20598 меньшей мере, тремя указанными источниками бесперебойного питания, двумя коммутаторами,ключом, микроконтроллером, выполненным с четырьмя шинами управления и двумя интерфейсами связи с информационной системой и шиной гальваническими развязками, каждая из которых выполнена на оптроне или на волоконнооптическом кабеле, преобразователями -232 дополнительным источником бесперебойного питания, состоящим из связанных между собой выпрямителя, аккумуляторной батареи с зарядным устройством и стабилизатора, причм входы источников бесперебойного питания соединены с источником сетевого питания через первый коммутатор, а выходы источников бесперебойного питания соединены с информационной системой через второй коммутатор, выходы первого и второго коммутаторов подключены к выходам ключа,интерфейсы 232 источников бесперебойного питания соединены с шиной микроконтроллера через гальванические развязки и преобразователи- 232, шины управления микроконтроллера соединены с преобразователями -232,первым и вторым коммутаторами и с ключом, а его интерфейсы соединены с информационной системой, источник дополнительного питания соединен с ключом,первым и вторым коммутаторами,микроконтроллером и преобразователями -232. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено корпусом, в котором смонтированы источники бесперебойного питания, коммутаторы,ключ, гальванические развязки, преобразователи-232, микроконтроллер, дополнительный источник бесперебойного питания и линии,соединяющие их. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено корпусом, в котором смонтированы коммутаторы, ключ, гальванические развязки,преобразователи -232, микроконтроллер,дополнительный источник бесперебойного питания и линии, соединяющие их.